Электрооборудование и электроснабжение магистральной конвейерной линии

Эл. снаб..cdw

Марка и сечение жил кабеля
Длительно допустимая
Принципиальная схема электроснабжения

КП.doc

Основная область применения конвейеров - транспортирование массовых грузов: полезного ископаемого породы от проходки подземных выработок в ряде случаев- закладочных материалов.
В угольных шахтах рост нагрузок на очистной забой происходящий благодаря совершенствованию технологии и применению высокопроизводительных механизированных комплексов и струговых установок концентрации горных работ совершенствованию схем вскрытия и подготовки обусловил широкое применение конвейеров для транспортирования угля и сланца от очистных забоев.
Преимущества конвейерного транспорта: высокая производительность обусловленная непрерывностью процесса транспортирования высокая надёжность; технологическая приспособленность к работе с автоматизированным управлением и вследствие этого низкая трудоёмкость обслуживания и низкий уровень травматизма обслуживающего персонала; способность транспортирования груза как по горизонтальным так и по наклонным выработкам; достаточно низкая трудоёмкость сокращения или удлинения расстояния транспортирования особенно у ленточных телескопических конвейеров и вследствие этого удобство сопряжения с оборудованием очистных и подготовительных забоев.
Недостатки конвейерного транспорта: относительно высокие (но уменьшающиеся с ростом грузопотоков) удельные затраты и эксплуатационные расходы при транспортировании на большие расстояния; низкая технологическая гибкость- трудность в организации транспортирования породы и угля углей нескольких марок. Необходимость иметь на шахте вторую транспортную систему для перевозки людей материалов и оборудования породы и т.д.; при использовании ленточных конвейеров- высокие требования к прямолинейности выработок; измельчение транспортируемого материала (особенно на узлах перегрузки).[10]
На участковом конвейерном транспорте угольных шахт применяются преимущественно ленточные конвейеры (около 80%) скребковые конвейеры (около 20%) и незначительное число пластинчатых конвейеров.
В ряде случаев когда необходимо обеспечить высокую производительность большую длину и не требуется частое сокращение длины конвейеров (на панельных уклонах и бремсбергах на бортовых штреках при работе по восстанию-падению с конвейерным просеком) на участковом конвейерном транспорте применяют стационарные конвейеры с лентой шириной 1000 или 1200 мм предназначенные для магистрального транспорта.
Длина современных ленточных конвейеров предназначенных для участковых выработок превышает 2000 м. Однако в большинстве случаев искривленность выработок не позволяет реализовать эту длину. Поэтому средняя длина ленточных конвейеров в выработках примыкающих к забою обычно составляет 300-500 м.
Область конвейеризованного участкового транспорта ограничивается техническими возможностями конвейеров- как ленточные так и пластинчатые конвейеры традиционной конструкции эффективно транспортируют уголь по выработкам наклон которых находится в пределах от +18 до -16о .
Выбор установок и комплексов технологического оборудования
Объектом проектирования является участковая конвейерная линия бортового ходка.
Бортовой ходок оборудован двумя ленточными конвейерами 1Л100У-01 которые служат для выдачи угля из лавы на коренной штрек. Доставка материалов и оборудования осуществляется по рельсовому пути при помощи лебедки ЛВ25.
Конвейер 1Л100У-01 предназначен для работы в горных выработках угольных и сланцевых шахт опасных по газу ( II III категорий сверхкатегорийных и опасных по внезапным выбросам) и пыли прямолинейным в плане с углами наклона от минус 30 до плюс 180.
Конвейер состоит из разгрузочной приводной и натяжной секций привода лебёдки верхнего ловителя (поставляемого при установке конвейера) с углом свыше 100 загрузочного концевого устройства става конвейера и ленты.
Секция разгрузочная состоит из разгрузочной стрелы с выносным барабаном устройством для очистки ленты защитных бортов и кронштейнов для закрепления става опорной рамы для закрепления разгрузочной секции в выработке.
Секция приводная представляет собой раму разборной конструкции на которой установлены приводные и отклоняющие барабаны а также стойки служащие для поддержания канатного става и ограничения.
Загрузочное концевое устройство состоит из бортов поперечных связей и лотка шарнирно установленного с одной стороны и подвешенного на канатах к кровле с другой стороны.
Секция натяжная состоит из упорной стойки секции полиспаста на которых закрепляются направляющие рельсы по которым перемещается тележка с барабаном. При помощи канатов и блоков тележка связана с лебёдкой. Контроль усилия натяжения в ленте осуществляется гидродатчиком - манометром. В натяжной секции с обеих сторон на канатах подвешенны ограждения при снятии которых отключается привод конвейера.
Став конвейера канатный состоит из двух параллельных канатов закреплённых на разгрузочной и натяжной секциях роликоопор подвесок.
Краткая характеристика электромеханического оборудования конвейера 1Л100У-01:
- суммарная мощность кВт– 150;
- число приводных блоков– 2;
- диаметр барабана (без футеровки) мм– 630;
- редуктор– РЛКУ250Н;
- передаточное число редуктора– 25;
- натяжное устройство
- став–канатный напочвенный.
В качестве привода ленточного конвейера 1Л100У-01 применяются взрывозащищенные асинхронные электродвигатели ВР250S4.
Характеристика электродвигателя ВР250S4:
- номинальная мощность– 75 кВт;
- ток статора при номинальной нагрузке– 805 А;
- частота вращения– 1500 обмин.;
- маховый момент– 667 Нм2;
Средств регулирования пуска нет. С целью достижения равномерного распределения нагрузки между несколькими приводами используют однотипные электродвигатели с идентичными характеристиками.[10]
Обоснование выбора принципиальной схемы электроснабжения участка
Для питания конвейера применяем радиальную схему при которой электропривод данного конвейера питается по отдельному кабелю от одной передвижной подстанции т.е. включение и отключение всех двигателей конвейерной установки осуществляется одновременно от магнитного пускателя.
Применяемая пускозащитная аппаратура выполнена во взрывоопасном исполнении «РВ» или «РН» и укомплектована в распределительные пункты РПП – 066кВ расположенных в горных выработках шахты. Подключение стационарных электроприёмников выполняется кабелями типа СБн. Для преобразования напряжения 6000 В подземной распределительной сети от распределительного пункта высокого напряжения укомплектованного высоковольтными ячейками типа КРУВ – 6 высоковольтным кабелем типа СБн получают питание КТПВ и по магистральным низковольтным кабелям типа СБн передают пониженную до 660 В электроэнергию на РПП – 066.
Для освещения принято напряжение 220 В питание участковой осветительной сети осуществляется от осветительного аппарата АОС – 4 установленного на РПП – 066 гибким кабелем КОГЭШ.
Расчёт электрического освещения
Рациональное освещение должно удовлетворять следующим основным требованиям:
- освещенность рабочих поверхностей не должна быть ниже минимальной установленной исходя из санитарно-гигиенических условий;
- равномерность освещения одной и той же плоскости на протяжении 075 м и не должна быть ниже 01-03 лм;
- источники света не должны иметь большую мощность а приборы освещения должны иметь специальное устройство для уменьшения слепящего действия источников света.
На данном технологическом участке светильниками питаемыми от электрической сети при выполнении требований ПТЭ:
- должны освещаться участки выработки где производится перегрузка угля Еm
- передвижные подстанции и распредпункты Еmin=5 Лк (на уровне почвы).
Освещение выработок осуществляется рудничными светильниками типа РВЛ – 40М – У5.[5] Его техническая характеристика:
Световой поток 2480 Лм
Рассчитываем освещение пункта перегрузки угля длиной 50 метров (расстояние между светильниками 6 м) и распределительного пункта длиной 10 метров (расстояние между светильниками 6 м).
Освещение перегрузочных пунктов.
Расчет освещения проводим точечным методом.
Коэффициент запаса принимаемК3=16
Высота подвески светильникаh1=32 м
Высота уровня лентыh2=1 м
Для принятого светильника сила сила света под углом 540 =95 кд.
где С - поправочный коэффициент учитывающий отношение светового потока принятой лампы Фл к световому потоку условной лампы принимаемому 1000 Лм;
Iα - сила света лампы под углом α;
α - угол наклона лучей к нормали освещаемой поверхности в расчетной точке;
h - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью;
К3 - коэффициент запаса учитывающий запыление колпаков а также понижение светоотдачи ламп к концу срока их службы.
Рисунок 1 - К расчету освещенности
Условие соблюдается т.к. 119>10.
Необходимое число светильников:
Принимаем 9 светильников.
Освещение распределительных пунктов.
Высота подвески светильникаh=22м
Для принятого светильника сила сила света под углом 430 =75 кд. Световой поток составляет 2480 Лк значит.
Условие соблюдается т.к 107>5.
Принимаем 2 светильника.
Определяем расчетную мощность осветительного трансформатора Sтр (КвА):
P - суммарная мощность люминесцентных ламп Вт
гдеnсв – количество светильников принимаем n=4 шт.
Рсв - мощность одного светильника Вт;
Pл = 4·40 = 016 кВт;
c - КПД сети c=094-096;
эл - КПД светильника эл = 083-087;
cosφсв - коэффициент мощности светильника для люминесцентных ламп cosφсв = 05
Определяем сечение S мм2 осветительного кабеля:
гдеМ - момент нагрузки кВт
где Р - мощность светильников кВт;
С - коэффициент для осветительных линий выполненных кабелем с медными жилами при U = 220 В С = 256;
ΔU - нормируемая потеря напряжения составляет 4% от UH ΔU=4%
По условию механической прочности минимальное сечение кабеля для питания осветительных установок рекомендуется принимать равным 4 мм2. т.к. протяжённость кабеля 60 м (10 м+50 м) то принимаем кабель КГЭШ 3x4+1x4+1x4 с длительно-допустимым током Iдл.доп = 36 А.
Величина уставки тока А отключения максимального реле в защитном аппарате на стороне высшего напряжения (ВН) для защиты осветительных трансформаторов выбирается из условия:
где- коэффициент трансформации;
- суммарный номинальный ток светильников А;
где Uном - номинальное напряжение аппарата Uном = 220 В.
Принимаем ток уставки Iу=20 А.
Определение расчётных нагрузок и выбор силовых трансформаторов
На основании выбранных ленточных конвейеров а также вспомогательных механизмов и установленных на них электродвигателей составляем таблицу силовой и осветительной нагрузки.
Основные параметры электромеханического оборудования
Тип электродвигателя
Конвейер лент. 1Л100У-01
Суммарная установленная мощность кВт
Определяем расчетную мощность трансформатора по методу коэффициента спроса:
где Кс- коэффициент спроса учитывающий КПД сети одновременность работы электродвигателей системы их загрузки и КПД;
РномΣ - суммарная установленная мощность электроприемников участка кВт;
cosφср- средневзвешенный коэффициент мощности при фактической нагрузке.
Для участковой конвейерной линии Кс=06; cosφ=07.
cosφср1=088; cosφср2=086
Sтр.р.1=06·274088=1866 (кВА)
Sтр.р.2=06·214086=1493 (кВА)
С учётом подключения других токоприёмников уклона к установке принимаем 2 одинаковые КТПВ-250 6 со следующими параметрами[4]:
Номинальная мощность кВА - 250
Номинальное напряжение на стороне ВН кВ- 60
Номинальное напряжение на стороне НН кВ -069
Напряжение короткого замыкания % -36
Ток холостого хода %-17
Потери холостого хода кВт -100
Номинальный ток на стороне ВН А-2404
Номинальный ток на стороне НН А-2083
Расчет низковольтной кабельной сети участка
1 Расчет электрической сети по токовой нагрузке
По токовой нагрузке с учетом механической прочности выбираем сечения магистрального и гибких кабелей. Фактический ток электроприёмников участка проходящий через магистральный кабель определяем по формуле.
Кабельный журнал приведен на листе графического материала.
2 Проверка кабельной сети по допустимой потере напряжения
Проверка по допустимой потере напряжения производится исходя из того что напряжение на вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода составляет 105Uном.
Для нормальной работы электродвигателей необходимо чтобы
DUтр+DUмк+DUгкDUдоп
где DUтр – потери напряжения в трансформаторе.
DUмк DUгк – потери напряжения соответственно в магистральном и
Потери напряжения в трансформаторе:
DUтр=b(Uа·сos j2+Uр· sin j2) %
где b - коэффициент загрузки трансформатора; (b1=074; b2=06)
Uа и Uр – соответственно активная и реактивная составляющая
напряжения короткого замыкания трансформатора.
j2 – фазовый сдвиг между током и напряжением во вторичной
Активная составляющая напряжения КЗ:
где Рк – мощность потерь короткого замыкания трансформатора
Индуктивная составляющая напряжения КЗ:
Потери напряжения в трансформаторе (ПУПП №1):
DUтр1%=074(131·088+335·047)=204%
DUтр1=U20·ΔUтр100U20=105Uном=7245 В
DUтр1=7245·204100=1407 В
Потери напряжения в трансформаторе (ПУПП №2):
DUтр2%=06(131·086+335·051)=17%
DUтр1=690·17100=1173 В
Потери напряжения в магистральном кабеле:
Потери напряжения в кабелях питающих токоприемники 1Л100У-01:
где соsjгк= соsjдв – коэффициент мощности двигателя.
DUгк1=DUгк2; Rгк=026; хгк=0061
DUΣ1=1407+175+066=1648 (В)66 ( В)
DUΣ2=1173+061+066=13 (В)66 (В)
В рабочем режиме потери напряжения в кабельной сети и трансформаторе не превышают допустимого значения.
3 Расчет кабельной сети по условиям пуска
Кабельная сеть должна обеспечивать минимально допустимое напряжение на зажимах наиболее удаленного и мощного электродвигателя при его пуске. Напряжение на зажимах электродвигателя при пуске должно удовлетворять условию:
гдеМпуск и Мном – номинальный и пусковой моменты двигателей
К – коэффициент запаса.
Допустимые потери напряжения при пуске:
ΔUдоп.пуск=U20-Uпуск
ΔUдоп.пуск=7245-5082=2163 В
Фактические потери напряжения в трансформаторе при пуске:
Iт.пуск=·I2.т-Iн.дв+Iпуск.дв;cosφпуск=05
Iт.пуск=06·209-161+1127=10914 А
ΔUт.пуск=10914(06·209)·(131·05+335·087)=84%
Фактические потери напряжения в магистральном кабеле:
Фактические потери напряжения в питающем кабеле:
Суммарные потери при пуске:
ΔUΣпуск=5796+713+1052=7561 2163.
4 Расчет токов короткого замыкания в участковой сети
Токи короткого замыкания определяют для проверки коммутационных аппаратов по предельному току отключения и проверки чувствительности максимальной токовой защиты.
Расчет ведем методом приведенных длин.
Lпр=l1 ·Kпр1+l2 ·Kпр2+ +lпKпр.п+(k+1) ·10
Результаты расчетов токов короткого замыкания в остальных точках кабельной сети сводим в таблицу 2.
5 Выбор пускозащитной аппаратуры и уставок защиты
Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению по роду напряжения и тока и по величине мощности.
Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при коротких замыканиях недопустимых перегрузках по току и нечастых коммутаций в нормальном режиме работы сети постоянного и переменного тока. Автоматические выключатели выбирают по номинальному напряжению аппарата - Uном а номинальному току аппарата - I ном а и проверяют по предельному току отключения - I откл. При этом должны быть выполнены следующие условия:
Uном а = Uс; Iном а ³ I Ф; I откл ³ 1.2*I (3)кз;
где: Uс – номинальное напряжение сети;
I Ф – токовая нагрузка защищаемого присоединения;
I (3)кз - расчетный максимальный ток трехфазного короткого замыкания
на выводах аппарата.
Магнитными пускателями называют комплектный аппарат исполнительным элементом которого является трехполюсный контактор переменного тока предназначенный для дистанционного включения отключения и защиты (при наличии устройства защиты) асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором различной мощности в сетях с глухозаземленной изолированной нейтралью. Магнитные пускатели выбирают по номинальному напряжению аппарата - Uном п номинальному току аппарата - I ном п и максимальной мощности управляемого пускателем электродвигателя - P max п. При этом должны быть выполнены следующие условия:
Uном п = Uс; Iном п ³ I ном; Pma
где I ном – номинальный ток двигателя;
Pном - номинальная мощность двигателя.[78]
Пускозащитная аппаратура для низковольтных приемников
Данные пускозащитной
6 Расчёт и выбор кабеля высоковольтной сети
Сечение кабелей напряжением выше 1000В предназначенных для длительной эксплуатации выбирается по экономической плотности тока с последующей проверкой по допустимому нагреву в послеаварийном режиме и термической стойкости при коротких замыканиях. Кабели предназначенные для временной эксплуатации выбираются по допустимому нагреву.
;Ктр=UнU20=6000690=87
Выбираем высоковольтный кабель СБН – 6000 3х10 с Iдоп = 80 А.
Определяем расчетное значение экономически целесообразного сечения:
где Iр- расчетный ток линии соответствующий номинальному режиму А;
jэ- нормированное предельное значение экономической плотности тока.
Sэ1=206825=827 (Амм2);
Sэ2=165325=6612 (Амм2).
Проверяем выбранное сечение кабеля по предельно допустимому кратковременному току к.з. в кабеле:
Проверяем выбранное сечение кабеля ВН по допустимой потере напряжения производят по условию обеспечения нормируемых уровней напряжения на зажимах наиболее мощного и удаленного электроприемника участка:
гдеIр- расчетный ток токоприемников А;
L- длина высоковольтного кабеля м;
cosφср- средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников подстанции;
ΔUдоп- допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле В;
γ- удельная проводимость меди мОм·мм2
Выбранный кабель проходит по всем параметрам.
7 Выбор высоковольтных ячеек
Высоковольтные ячейки комплектного распределительного устройства (КРУ) выбирают по номинальному напряжению ячейки - Uном яч номинальному току - I ном яч и проверяют по предельному току отключения - I откл. При этом должны быть выполнены следующие условия:
Uном яч = Uс; Iном яч ³ I Ф; I откл ³ I (3)кз;
IФ – токовая нагрузка присоединения;
I (3)кз - расчетный максимальный ток короткого трехфазного замыкания
По номинальному току IВН1 = 2068 и IВН2 = 1653 выбираем КРУ типа КРУВ – 6 с IНОМ = 40 А номинальный ток отключения 10 кА мощность отключения 100 МВА.
Определяем уставки срабатывания МТЗ для ячеек питающих передвижные трансформаторные подстанции по расчётному вторичному
Первичный ток срабатывания защиты:
Т.к. для выбранной ячейки максимальная стандартная уставка то принимаем к установке ячейку КРУВ – 6 с
Проверку чувствительности защиты по току короткого замыкания на вторичной обмотке силового трансформатора определяем исходя из:
Это вполне соответствует существующим ПБ.[5]
Защита людей от поражения электрическим током должна осуществляться применением защитного заземления а в подземных электроустановках с напряжением до 1140 В - также и реле утечки тока с автоматическим отключением поврежденной сети. Общее время отключения поврежденной сети напряжением 380 660В и контактных сетей не должно превышать 02 сек. а напряжением 1140 В - 012 сек. Для сетей напряжением 127 и 220В а также зарядных сетей время срабатывания реле утечки устанавливается заводской инструкцией по рекомендации испытательной организации.
На отходящих линиях ЦПП и РПП-6 защита от токов короткого замыкания и утечек на землю должна быть мгновенного действия.
При напряжении до 1140 В должна осуществляться защита:
а) трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов короткого замыкания - автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой;
б) электродвигателей и питающих их кабелей:
- от токов короткого замыкания - мгновенная или селективная в пределах 02 сек.;
- от токов перегрузки или от перегрева - нулевая;
- от включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли;
в) искробезопасных цепей отходящих от вторичных обмоток понизительного трансформатора встроенного в аппарат от токов короткого замыкания;
г) электрической сети от опасных токов утечки на землю - автоматическими выключателями в комплексе с одним реле утечки тока на всю электрически связанную сеть; при срабатывании реле утечки должна отключаться вся сеть подключенная к одному или группе параллельно работающих трансформаторов за исключением отрезка кабеля длиной не более 10м соединяющего трансформаторы с общесетевым автоматическим выключателем.
а) оперативное обслуживание и управление электроустановками напряжением до 1140В не защищенными реле утечки без диэлектрических перчаток за исключением электрооборудования напряжением 42В и ниже а также электрооборудования с искробезопасными цепями и аппаратуры телефонной связи;
б) оперативное обслуживание электроустановок напряжением выше 1140В без защитных средств (диэлектрических перчаток бот или изолирующих подставок);
в) ремонтировать части электрооборудования и кабели находящиеся под напряжением присоединять или отсоединять искроопасное электрооборудование и электроизмерительные приборы под напряжением за исключением устройств напряжением 42В и ниже в шахтах неопасных по газу и пыли;
г) эксплуатировать электрооборудование при неисправных средствах взрывозащиты блокировках заземлении аппаратах защиты нарушении схем управления и защиты в поврежденных кабелях;
д) иметь под напряжением неиспользуемые электрические сети за исключением резервных;
е) открывать крышки оболочек взрывобезопасного электрооборудования в газовых шахтах без предварительного снятия напряжения со вскрываемого отделения оболочки и замера концентрации метана;
ж) изменять заводскую конструкцию и схему электрооборудования схемы аппаратуры управления защиты и контроля а также градуировку устройств защиты на шахте без согласования с заводом-изготовителем;
з) снимать с аппаратов знаки надписи и пломбы лицам не имеющим на это права.
При проектировании учитывается энергосбережение. Одним из направлений энергосбережения является оптимизация электропотребления без ухудшения условий работы потребителей за счёт внедрения новых технических и технологических решений в системе электроснабжения и значительного повышения уровня надежности электрооборудования.
Высокая рентабельность и рациональное использование электрической энергии зависит от экономически оправданных методов проектирования и современных методов выбора электропривода и электрооборудования.
Обеспечение требуемой надежности электроснабжения и качества электроэнергии при минимальных затратах применение рациональных и достаточно гибких в эксплуатации схем позволяющих обеспечит оптимальные режимы электропотребления в нормальных условиях и близкие к ним в послеаварийных- необходимое условие стабильной и экономической работы предприятия.
В процессе эксплуатации это решается обоснованными техническими решениями правильным выбором оборудования обеспечением экономного расходования электроэнергии и применением энергосберегающих технологий.
Библиографический список
Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе Теляков Е.И. ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск 1999.
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования Под ред. В.И. Круповича и др. - М.:«Энергия» 1981.
Электрооборудование и электроснабжение участка шахты: Справочник Р.Г.Беккер В.В.Дегтярев Л.В. Седаков.- М. Недра1983.
Справочник энергетика угольной шахты B.C. Дзюбан Я.С.Риман А.К. Маслий. - М.: Недра 1983.
Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 2. Инструкции. -Самара: Самарский Дом печати 1996.
Пускатели взрывозащищенные рудничные ПВР - 250;ПВР - 125 Руководство по эксплуатации. Кузбассэлектромотор- Кемерово 2002.
Выключатели взрывощищенные ВВ - 250р; ВВ - 4001 Техническое описание и инструкции по эксплуатации Кузбассэлектромотор - Кемерово 2002.
Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки шахт: Справочник В.Ф. Антонов Ш.Ш. Ахмедов С.А. Волотковский.-М.: Недра1988.
Справочник. Подземный транспорт шахт и рудников. Под общ.ред. Г.Я. Пейсаховича И.П. Ремизова.-М.: Недра1985.